Инновационная энергетика: Возобновляемое будущее

Инновационная энергетика: Возобновляемое будущее

ДТЭК10 Декабря 2018

Продолжаем рубрику «Инновационная энергетика». Она посвящена наиболее свежим и оригинальным статьям из мира энергетики: новым бизнес-моделям в управлении энергокомпаниями, переходе с одного вида топлива на другой, технологиям, экологии, транспорту и т.д. Ведущий рубрики – Данил Бабков, менеджер отдела по аналитической работе Дирекции по коммерческой деятельности ДТЭК Энерго

Инновационная энергетика: Возобновляемое будущее

Ведущие ученые мира, лауреаты премии «Энергия будущего», рассказывают о своих изобретениях в области альтернативной генерации.

В далеком 2002-м году европейцы решили учредить премию «Энергия будущего». С тех пор ежегодно авторитетное международное жюри присуждает эту престижную премию, а заодно и 750 тысяч долларов ученым, внесшим важный вклад в энергетику будущего. Cклонные к словоблудию журналисты назвали премию «энергетической Нобелевкой».

http://www.globalenergyprize.org/en/

Предлагаю беседу с двумя лауреатами прошлых лет о том, за что они получили свои миллионы.

Все как в жизни

Торстейнн Сигфуссон получил премию в 2007 году. Торстейнн Сигфуссон из Исландии, что само по себе делает его достойным премии: на этом острове научились отапливать дома и получать электричество, не тратя ни грамма ископаемого топлива. Правда, проблемой остается транспорт: автомобили, морские суда и самолеты пока не умеют обходиться без углеводородов. Именно этим и занялся профессор Сигфуссон в начале 2000-х. Благодаря ему по улицам Рейкьявика поехали автобусы, получающие энергию от топливных ячеек. О том, что это за ячейки такие, он рассказал следующее

Люди издавна привыкли для получения энергии что-нибудь сжигать. Сжигать — это значит окислять кислородом. С точки зрения физиков при этом происходит вот что: электроны переходят на более низкие энергетические уровни, а выделяемая энергия нагревает вещество, в котором все это творится. Потом остается энергию тепла преобразовать в электрический ток (например, пропустив горячий газ через турбину). В результате электроны побегут по проводам. Итак: электроны потеряли энергию — бабах! — другие электроны приобрели энергию и превратились в ток.

Логичный вопрос: а зачем нужен этот «бабах» в середине? Не проще ли использовать энергию электронов непосредственно? Именно это и происходит в топливной ячейке. Там окисление водорода немедленно производит электрический потенциал на мембране, без всякого «бабаха». И если брать эти электроны от чистого водорода, в результате образуется только вода и ничего вредного для планеты*.

Топливную ячейку придумали в далеком 1837 году, но прошло почти полтора столетия, пока идея не превратилась в реальную технологию. Примерно столько же времени потребовалось другой науке — биохимии, — чтобы понять, что живые клетки используют окисление водорода очень похожим способом. В клетке ничего не горит и не взрывается: вместо этого при окислении водорода тоже возникает электрическое напряжение между двумя сторонами мембраны.

Первые клетки на Земле, похоже, действительно использовали для жизни чистый водород — как и автобусы Сигфуссона. Но, объясняет Сигфуссон, с водородом у нас на планете проблема: его сложно хранить и транспортировать, а при соприкосновении с кислородом он так и норовит взорваться. Поэтому клетки нашли более удобный способ: вместо чистого водорода стали использовать водород, соединенный с углеродом (как, например, в молекулах сахаров или жиров). Мы пользуемся этой идеей до сих пор.

В этом же направлении логика подталкивала и профессора Сигфуссона. Он создал компанию CRI, которая занимается синтезом метанола из углекислого газа. Углекислый газ обильно поступает из неспокойных исландских недр; получать из воды водород профессор Сигфуссон отлично умеет. Остается навесить этот водород на молекулы углекислого газа, и вот вам метанол — прекрасное, полностью возобновляемое топливо, пригодное в том числе и для топливных ячеек.

Вы наверняка могли заметить, что как топливная ячейка — всего лишь имитация клеточной энергетики живых организмов, так и процесс получения метанола из геотермального CO2 — не более чем подражание природе. Химия процесса (разбивание молекул воды, получение водорода и навешивание его электронов на молекулу углекислого газа) эквивалентна тому, что происходит в зеленых растениях во время фотосинтеза. Таким образом, все, что умеет делать Торстейнн Сигфуссон, природа научилась проделывать на несколько миллиардов лет раньше. Что, однако, не мешает называть этого исландца пионером энергетики будущего.

Искусство задерживать дыхание

Англичанин Родни Аллам (кстати, нобелевский лауреат) получил премию «Глобальная энергия» в 2012 году.

Аллам, в отличие от Сигфуссона, пошел чуть дальше, чем земная биосфера. Биосфера, вдыхая кислород для окисления органики, все же никак не может отказать себе в том, чтобы выдохнуть углекислый газ и внести вклад в парниковый эффект. А Родни Аллам научился не выдыхать. То есть не он сам, а его цикл.

Вот как он объясняет суть дела: «Если говорить очень простыми словами, это цикл производства энергии, который улавливает весь углекислый газ, образуемый при сгорании ископаемого топлива. Цикл, который я предложил, состоит в том, что СО2 циркулирует через турбину и камеры сгорания в качестве рабочего тела, то есть вместо пара или воздуха в турбинах. Таким образом получается очень высокая эффективность и низкая цена энергии. А потом углекислый газ можно закачать под землю на большую глубину, в слои, содержащие соленую воду. Газ растворится в этой воде и останется там навсегда».

Напрашивается безумная идея, а что если Торстейнн берет углекислый газ из исландской земли и производит чистое топливо. А Родни производит чистую энергию и закачивает в техасскую землю углекислый газ. Если соединить Аллама и Сигфуссона, чтобы один выделял, а другой сразу же и потреблял...

К счастью, Родни Аллам тут же развеивает морок. Оказывается, в объединении этих производств пока нет ни малейшей необходимости: углекислый газ в Техасе — ценное сырье. Его используют для закачки в нефтеносные пласты, что лишь увеличивает экономический эффект от всей этой затеи. Демонстрационная электростанция в Техасе, основанная на цикле Аллама, будет запущена в этом году и даст коммерческую электроэнергию, сравнимую по цене с наиболее эффективным из существующих способов сжигания ископаемого топлива (так называемый комбинированный цикл). А если продать углекислоту, тогда это вообще золотое дно.

Оригинал статьи:  http://www.globalenergyprize.org/en/  

Справка

ДТЭК – стратегический холдинг, развивающий бизнес в энергетической отрасли. На предприятиях компании работают 73 тыс. человек. Генеральный директор ДТЭК – Максим Тимченко.
Предприятия ДТЭК ведут добычу угля и природного газа, производят электроэнергию на станциях тепловой и возобновляемой энергетики, поставляют тепло- и электроэнергию конечным потребителям и оказывают энергосервисные услуги. Непосредственное управление производственными предприятиями в каждом из направлений бизнеса осуществляют операционные компании.
Производственные показатели ДТЭК за 2017 год: добыча угля – 27,7 млн тонн, добыча природного газа – 1 655 млн куб. метров, производство (отпуск) электроэнергии – 37,1 млрд кВт∙ч, из которых 637,8 млн кВт∙ч обеспечили станции возобновляемой энергетики; передача электроэнергии по сетям – 43,2 млрд кВт∙ч.
Входит в состав финансово-промышленной группы SCM, акционером которой является Ринат Ахметов.
Дополнительная информация: www.dtek.com
Узнать, какие проекты социального партнерства реализуются в городах деятельности предприятий ДТЭК, и получить подробный отчет о статусе их выполнения вы можете на сайте http://spp-dtek.com.ua/.

Департамент по корпоративным коммуникациям ДТЭК
Тел.: +38 (044) 581 45 35
+38 (044) 581 45 70
E-mail: pr@dtek.com
www.dtek.com

Реформа, яка торкнеться кожного.
Що ти про неї знаєш?

Пройти тест